บริษัท เบต้าโวลท์ เทคโนโลยี (Betavolt Technology) ของจีน ประกาศความสำเร็จในการย่อส่วนแหล่งจ่ายไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ หรืออุปกรณ์เบตาโวลตาอิก หรือเราจะเรียกให้เข้าใจง่ายๆ ว่า แบตเตอรี่พลังนิวเคลียร์ ให้มีขนาดเล็กและบางลงจนเหลือขนาดเพียง 15x15x5 มิลลิเมตร
อุปกรณ์เบตาโวลตาอิก (Betavoltaic Device) ซึ่งเป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์นี้ไม่ใช่ของใหม่ เทคโนโลยีนี้มีต้นกำเนิดมายาวนานตั้งแต่ต้นทศวรรษที่ 70 มีหลักการทำงานคือการแปลงคู่ของช่องว่างอิเล็กตรอน Electron-Hole Pairs ที่เกิดจากการไหลกระโดดของอนุภาคเบตา Ionization Trail of Beta Particles ซึ่งเคลื่อนที่ผ่านเซมิคอนดักเตอร์ (Semiconductor) เป็นกำลังไฟฟ้า
อุปกรณ์นิวเคลียร์ชนิดนี้มีข้อจำกัดที่สามารถสร้างความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้า หรือ Power Density ออกมาได้ค่อนข้างน้อยคือเพียงระดับไมโครวัตต์เท่านั้น แต่เพราะอนุภาคเบตาที่ผลิตได้มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำมาก และไม่ปล่อยความร้อน แถมมีอายุการใช้งานที่ยาวนานโดยไม่ต้องมีการบำรุงรักษา ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้จึงมีการนำไปใช้ในระบบงานที่ไม่ต้องการกำลังไฟฟ้ามาก แต่ต้องมีอายุการใช้งานยาวนานโดยไม่ต้องมีการชาร์จไฟเพิ่มเติม เช่น นำไปใช้เป็นแหล่งจ่ายพลังงานให้อุปกรณ์การแพทย์ฝังอยู่ในร่างกาย ใช้จ่ายพลังงานให้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ใต้ทะเลลึก หรือนำไปใช้งานในกิจการอวกาศ เป็นต้น
สารกัมมันตรังสีสำหรับผลิตแบตเตอรี่พลังนิวเคลียร์รูปแบบนี้มีหลายชนิด เช่น ไอโซโทปคาร์บอน 14 ที่มีประสิทธิภาพและราคาค่อนข้างสูง ส่วนใหญ่นิยมใช้ในการทหาร แต่ทางบริษัท เบต้าโวลท์ เทคโนโลยี ได้เลือกใช้ไอโซโทปนิกเกิล-63 ที่มีประสิทธิภาพลดลงมาในระดับกลางๆ แต่ราคาถูกกว่า เพื่อให้ง่ายต่อการผลิตจำหน่าย โดยทางบริษัทนำแผ่นนิกเกิล-63 ที่มีความหนาเพียง 2 ไมครอน มาประกอบสลับกับเซมิคอนดักเตอร์เพชรผลึกเดี่ยวที่มีความหนา 10 ไมครอน ซ้อนกัน 2 ชั้น เพื่อให้เกิดการแปลงกระแสไฟฟ้าได้ในระดับกำลังที่นำไปใช้งานได้จริงในชีวิตประจำวัน นั่นคือกำลังไฟฟ้า 100 ไมโครวัตต์ (μW) และแรงดันไฟฟ้า 3 โวลท์ (V)
ชั้นของสารกัมมันตรังสีและเซมิคอนดักเตอร์จะถูกครอบทับเอาไว้ในเคสที่แข็งแรงเพื่อลดแรงกระแทก รวมถึงยังสามารถใช้งานในอุณหภูมิที่แตกต่างกันได้ตั้งแต่ -60 C ถึง 120 C อีกด้วย
ทางบริษัทระบุว่า เวลานี้ตัวแบตเตอรี่พลังงานนิวเคลียร์ที่มีชื่อเรียกว่า BV-100 กำลังอยู่ในขั้นตอนการทดสอบใช้งานในลักษณะต่างๆ ซึ่งการทดสอบจะดำเนินไปอย่างหนักเพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัย เช่น ถึงขั้นนำไปยิงด้วยลูกกระสุนปืนจนทะลุ ผลคือแบตเตอรี่นี้ไม่มีการติดไฟลุกไหม้ใดๆ ทั้งสิ้น การหาข้อบกพร่องยังคงดำเนินต่อไป และเมื่อพัฒนาได้สมบูรณ์ก็จะเริ่มการผลิตจำนวนมากเพื่อใช้งานเชิงพาณิชย์ได้ในอนาคต โดยเวอร์ชันที่นำออกจำหน่ายจะสามารถจ่ายไฟฟ้าได้นานถึง 50 ปี และทางบริษัทยังมีแผนจะผลิตรุ่นอัปเกรดที่สามารถจ่ายไฟฟ้าได้ถึง 1 วัตต์ออกจำหน่ายในอนาคตอันใกล้
ธรรมชาติของไอโซโทปนิกเกิล-63 นั้นเมื่อหมดอายุจะกลายสภาพเป็นทองแดง ซึ่งเป็นธาตุเสถียร ไร้กัมมันตรังสี และไม่ก่อให้เกิดอันตรายหรือมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม
หลายคนอาจกังวลกับคำว่านิวเคลียร์ อาจนึกไปถึงโรงไฟฟ้าเชอร์โนบิล หรือเหตุการณ์ทิ้งระเบิดปรมาณูที่ฮิโรชิมาและนางาซากิในสงครามโลกครั้งที่ 2 แต่ความจริงพลังงานนิวเคลียร์แบบนั้นคือพลังฟิชชันของธาตุหนักจากปฏิกิริยาลูกโซ่ซึ่งไม่ใช่ชนิดที่กล่าวถึงในบทความนี้ หรือบางคนอาจนึกไปถึงนิวเคลียร์แบบ RTG ของ NASA ที่ปล่อยพลังงานความร้อนและรังสีจากการสลายตัวของธาตุหนัก ซึ่งก็ไม่ใช่เช่นกัน
สำหรับเบตาโวลตาอิกในบทความนี้เป็นการใช้งานนิวเคลียร์ในแบบที่ปลอดภัยกว่านั้นมาก และด้วยความสะดวกปลอดภัยของมัน และหากสามารถเชื่อมต่อหลายเซลล์เข้าด้วยกันเพื่อจ่ายพลังงานให้มากขึ้นได้ ในอนาคตอาจพลิกโฉมโลกใบนี้ในเรื่องของอุปกรณ์ที่นำติดตัว เช่น แก็ดเจ็ตไอทีต่างๆ ไปจนถึงเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน โดรน หุ่นยนต์ หรือแม้แต่ยานยนต์ไฟฟ้าตามท้องถนนกันเลยทีเดียว
อ้างอิง:
https://thestandard.co/betavolt-technology-radioactive-battery/?fbclid=IwAR2dw8MNgLr1DPsoObqdqqoFS3WNRC9F_2jaJF7zy8S_ISco8kjkNmUjBQU
https://www.techradar.com/phones/a-tiny-radioactive-battery-could-keep-your-phone-running-for-50-years